KR20210116294A - 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈 - Google Patents
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Abstract
복수의 연속적인 필라멘트로 각각 이루어진 2 내지 8개의 토우(S)의 스피닝 헤드(F), 스피닝 용액의 상대적인 공급 펌프(P), 응결 용액을 포함하는 응결 탱크(V), 그리고 상기 토우(S) 상에서 실행되는 액체-기반의 처리가 이루어지는 직선형 길이 내에서, 스피닝 지역 하류의 토우(S)의 지그재그 경로를 결정하는 복수의 구동 롤러(2) 및 각각의 아이들 전환기 롤러(3)를 포함하는 유형의, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. 상기 지그재그 경로의 직선형 길이가 수평이고, 토우(S) 상에서의 상기 액체-기반의 처리가 방수로 유형의 수평 처리 트레이(4)에서 실행된다.
Description
본 발명은 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 모듈에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 방직 산업 또는 기술적 방직 분야에서 또는 심지어, 아크릴 섬유의 경우에, 탄소 섬유의 생산에서의 전구체로서 이용하기 위한 것을 의미하는, 레이온 및 리오셀(lyocell)과 같은 인공 섬유 또는 아크릴 섬유(PAN), 메타 아라미드 섬유(NOMEX®) 및 파라-아라미드 섬유(KEVLAR®, TWARON®)와 같은 합성 섬유를 포함하는, 화학 섬유 필라멘트의 감소된 수의, 예를 들어 2 내지 8개의 그리고 바람직하게 4개 내지 6개의 저-카운트 토우(low-count tow)의 스피닝에 적합한, 특히 소형 레이아웃을 갖는 이러한 유형의 모듈에 관한 것이다.
인-라인 스피닝 프로세스
화학 섬유의 생산에서, 스피닝 프로세스는 2개의 큰 계열, 즉 수평 전개되는 인-라인 프로세스 및 수직 전개되는 인-라인 프로세스로 실질적으로 나누어질 수 있다.
수평 전개의 인-라인 프로세스에서, 일반적으로 다소 느린 속력(500 m/분 이하)으로, 크게 달라지는 수(30개로부터 400,000까지)의 필라멘트로 각각 구성되는, (해당 카운트에 따라, 6개 내지 240개의) 많은 평행 토우가 프로세스된다. 사실상, 이들은, 비-용융 가능 재료의 스피닝에서, 특히, 적절한 용매 내에서 용해시키는 것 및 용매의 제거에 의해서 응결을 유발하는 적절한 수성 용액 내에서 스피닝 용액을 후속하여 압출하는 것에 의해서 스피닝될 수 있는, 아크릴 섬유 또는 모드아크릴(modacrylic) 섬유의 생산에서 주로 이용되는 프로세스이고; 수성 응결 용액 내에서 형성된 필라멘트를 이동시키는 것이 특히 중요한 단계이고, 그에 따라 이는 프로세스의 최대 속력을 강력하게 제한한다.
이러한 유형의 프로세스에서, 상대적으로 느린 프로세싱 속력을 또한 이용하여, 프로세스되는 토우의 불안정성 및 파괴 위험을 낮춘다. 사실상, 정확하게 토우들의 수평의 그리고 근접한 배열로 인해서, 임의의 토우의 파괴가 모든 인접 토우의 교란을 유발하고, 종종 전체 라인의 프로세싱을 중단하여야 할 필요성을 초래하고, 생산에 상당한 손상을 초래한다.
전형적인 모듈형의 수직 전개를 갖는 인-라인 프로세스에서 - 그러나 또한 레이온의 연속적인 실 스피닝의 경우에서와 같은, 높은 높이 연장부가 없는 단순한 모듈형 프로세스에서 - 각각의 모듈을 위한 훨씬 적은 수(12개 이하)의 토우가 그 대신 프로세스되고, 각각의 토우는 수평 프로세스에 대해서 앞서서 확인된 것(예를 들어, 300개 이하)보다 상당히 적은 수의 필라멘트를 갖고, 그러나 훨씬 빠른 프로세싱 속력(6,000 m/분 이하)을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 단일 스피닝 라인을 제공하는 다수(POY 실의 경우에 96개의 라인)의 스피닝 조립체를 이용하여, 큰 전체적인 생산 용량이 또한 이러한 유형의 프로세스로 얻어질 수 있다. 이러한 제2 유형의 프로세스는 일반적으로, 냉각에 의해서 매우 신속하게 응고되고 그에 따라 개별적인 필라멘트의 무결성을 손상시키지 않으면서 스피닝 프로세스가 상당히 더 빠른 속력이 될 수 있게 하는, 열가소성 섬유의 스피닝에서 이용된다. 당연히, 더 빠른 속력은, 이러한 프로세스에서, 더 큰 파괴 가능성을 암시하는데, 이는, 고속의 스피닝 프로세스가 모든 경우에 더 중요해지지만; 이러한 경우에 하나의 토우의 임의의 파괴가, 단지 몇 개의 인접한 토우를 제외하고, 손상을 입히지 않기 때문이다.
실질적으로, 예를 들어 레이온 기술을 참조하면, 80개의 필라멘트로 각각 구성되는, 170 데니어(denier)의 160개의 연속적인 토우를 생산하는 수평 라인이 알려져 있다. 희망 길이에 도달하기 전의 토우의 파괴 및 결과적인 토우의 단절이, 큰 경제적인 손실과 함께, 제2 선택으로서 분류되는 160개의 릴의 중단이 불완전한 것이 되는 결과를 초래할 수 있다. 종종, 완전한 릴을 수집하는데 있어서, 하루 전체가 필요하고 그에 따라 릴의 하루 전체의 생산이 등급 외가 된다(declassed).
그 대신, 동일한 양 및 유형의 토우가, 각각의 모듈을 위한 4개의 릴에서 수집되는 총 160개의 토우를 위한, 40개의 4-토우 모듈에 의해서 생산될 수 있다는 것이 알려져 있다. 단일 토우의 파괴의 경우에, 기껏해야 추가적인 3개의 인접한 토우가 영향을 받으며, 그에 따라 전술한 경우의 100% 대신, 일일 생산의 단지 2.5%만이 등급 외가 된다.
스피닝 프로세스가 많은 섬유 토우를 생산하는 것을 의미하는 경우에, 수평-전개 라인의 생산 용량은, 아크릴 또는 모드아크릴 섬유의 생산의 경우에, 각각 150 ktex 이하의 토우로 분할되는, 생산 섬유의 900 ktex의 총 카운트로 20,000 톤/년 초과에 도달할 수 있다.
그 대신 유사하고, 매우 고비용의 라인 레이아웃을 이용하여 - 예를 들어 항공 산업에서와 같은 일부 특정 기술 적용예에서 특히 요구되는 치수인 - 탄소 섬유의 전구체 아크릴 섬유의 약 900/1550 dtex 카운트를 갖는 가장 작은 상용 표준 1K(1,000 필라멘트) 토우와 같은 훨씬 더 작은 토우를 생산하는 경우에, 라인의 용량은 약 60 배까지 크게 감소될 수 있다. 사실상, 수평 라인, 최대 1.8 미터 폭에서, 프로세스에 관한 이유로 인해서, 100개 이하의 토우가 수용될 수 있고; 그에 따라, 생산되는 전체적인 카운트는 약 15 ktex가 될 것이다. 또한, 단일 토우의 파괴가, 특정 조건에서, 수십 개의 추가적인 토우의 끊김과 함께 플랜트를 중단시켜야 할 필요성을 유발할 수 있다. 그에 따라, 작은-크기의 토우의 생산은, 통상적인 유형의 수평 전개의 인-라인 생산 플랜트에서 완전히 비-경제적이다.
모듈 스피닝 프로세스
작은-크기의 토우를 저렴하게 생산하는 문제가 동일한 출원인 명의의 WO2013/014576에 의해서 성공적으로 해결되었고, 여기에서 사실상 모듈을 이용하는 스피닝 프로세스가 개시되어 있고, 각각의 모듈은 적은 수의 토우, 예를 들어 2 내지 8개의 토우를 처리하여, 그러한 토우가, 모듈 벽에서 피벗되는 구동 롤러와 전환기 롤러 사이에서, 각각의 개별적인 모듈의 높이에서 전개되는 직선형 지그-재그 경로에 따라 이동하게 한다. 이러한 경로 중에, 최종 실을 획득할 때까지, 실은 후속하여 요구되는 세척, 마감, 및 연신 처리 모두를 거친다. 희망하는 플랜트 생산성은 상당히 많은 수의 개별적인 인접 모듈을 직렬로 병치하는 것 그리고 그 각각으로부터 나오는 실 토우를 산화 및 탄화 프로세스에 직접적으로 전달되는 큰 폭의 단일 리본으로 수집하는 것에 의해서 달성된다.
이러한 유형의 프로세스의 총 생산성은, 전술한 바와 같이, 단순히 필요한 수의 모듈을 플랜트에 부가하는 것에 의해서, 필요에 따라 조정될 수 있다. 그에 따라, 이러한 프로세스의 특별한 레이아웃은, 저-카운트 실의 생산으로 동작될 때 가요성 및 공간 점유와 관련하여 현저한 장점을 갖는 것에 비해서, 방직 용도를 위한 또는 탄소 섬유를 위한 전구체로서의, 아크릴 섬유의 스피닝 라인의 통상적인 레이아웃에서 눈에 띄는 불연속성을 구성한다.
본 발명의 기초가 되는 문제점
전술한 바와 같이, 저카운트를 갖는 실의 토우를 제조하는데 있어서 특허 WO2013/014576에 의해서 개시된 모듈 스피닝 프로세스에 의해서 제공되는 현저한 장점에도 불구하고, 그러한 프로세스는 또한, 이제까지 그 적용을 탄소 섬유를 생산하기 위한 전구체로서의 PAN 섬유의 생산으로 제한하였던 일부 단점을 갖는다.
제1 단점은 섬유 토우에서 세척 및 마감 처리를 실시하는 통상적인 모드에 관한 것이고, 이는, 이러한 문헌에서, 스피닝 모듈 상의 지그-재그 경로의 직선형 길이를 따라 배열된 세척/마감 장치에 대해서 제안되어 있다. 사실상, 이러한 모드는, 토우에 의해서 유도되는 상향 끌어 당김 효과가 중력에 의한 세척 용액의 하향 이동을 감속시키도록, 처리 트레이의 적합한 기울기로 인해서, 처리 트레이 내측에서 세척 유체의 상류 유동이 중력에 의해서 유지되는 동안, 진입 롤러의 제1 쌍에 의해서 처리 트레이 내의 토우의 경로를 이탈시키는 것 그리고 이어서 이들이 롤러의 제2 쌍에 의해서 동일 트레이로부터 외부로 나가게 하는 것으로 구성된다.
이러한 유형의 통상적인 해결책은 일부 부정적인 영향을 암시한다. 첫 번째로, 진입 및 진출 롤러의 쌍에 의해서 부여되는 급격한 이탈은, 그 필수적인 작은 직경으로 인해서, 통과부(transit)에서 토우의 큰 국소적인 응력을 발생시키고, 그러한 응력은 개별적인 필라멘트의 비등방성을 유발시킬 수 있고 그에 따라 그 품질을 손상시킬 수 있다. 두 번째로, 진입 및 진출 롤러의 쌍은, 토우의 견인(drawing-in) 동작을 감속시키고 현저하게 복잡하게 하는 일련의 장애물을 구성한다. 마지막 부정적인 영향은, 세척 장치를 위해서 필요한 유압 헤드(hydraulic head)를 제공하는데 필수적인 지그-재그 경로의 경사진 배열이 큰 수직 공간을 차지하고, 그에 따라 스피닝 모듈의 전체적인 높이를 증가시킨다는 사실에 있다.
알려진 스피닝 모듈의 제2 단점은, 그 대신, - 견인 단계에서의 잘 알려진 기술적 요건으로 인해서 - 항상 롤러의 하단부로부터 시작하여야 하고 이어서 동일 롤러의 상단부를 향해서 전개되어야 하는, 상응 구동 롤러 상으로의 토우의 권선 모드와 관련된다. 알려진 스피닝 모듈에서, 이러한 권선 모드를 획득하기 위해서, 이전 롤러의 상단부로부터 나오는 토우가 후속 롤러의 기부와 정렬되도록, 후속 구동 롤러들은 수평 방향과 관련하여 외측을 향해서 점진적으로 오프셋되는 위치들에 배열된다. 따라서, 이러한 배열은, 점유 면적이 동일할 때, 스피닝 모듈의 전체 폭에 그리고 그에 따라, 간접적으로, 플랜트 생산성에 큰 영향을 미친다. 다른 한편으로, 구동 롤러 및 각각의 전환기 롤러 상의 토우의 하나의 완전한 코일의 권선을 이용하는 것에 의해서, 모듈의 확장을 최소로 제한하고자 할 때, 지그-재그 경로를 따른 효과적인 연신 작용이 손상될 수 있고, 여기에서, 구동 롤러 상의 단일 권선이 일반적으로, 2개의 연속적인 구동 롤러들 사이에서, 활주가 없는, 상당한 속력 변동을 부여하기에 충분하지 않다는 것이 알려져 있다.
그에 따라, 본 발명의 기초가 되는 문제점은, 폭 및 높이 모두와 관련하여, 알려진-기술의 스피닝 모듈과 관련된 더 소형의 스피닝 모듈을 식별하는 것이고, 또한 세척 및 마감 장치에 따른, 구동 롤러들 사이의 지그-재그 경로에서의 급격한 토우 이탈을 제공하지 않는 것이다.
이러한 일반적인 문제점의 틀 내에서, 본 발명의 제1 목적은, 처리 트레이 내에서 토우 전환기 롤러를 제공하지 않는 세척 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은, 수직 방향으로 작은 공간을 차지하도록 그리고 그에 따라 스피닝 모듈의 전체 높이를 감소시키도록, 수평 위치로 설치될 수 있는 세척 장치를 제공하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 제3 목적은, 수평 방향으로 상기 롤러가 차지하는 공간을 가능한 한 작게 하기 위해서 그리고 그에 따라 스피닝 모듈의 전체 폭이 감소되게 하기 위해서, 수평 방향으로 오프셋된 위치 대신 완벽하게 중첩되는 위치에서 구동 롤러들을 조립할 수 있도록 구동 롤러들 상의 토우 경로를 변경하는 것이다.
청구범위 제1항에서 규정된 특징을 갖는 소형 습식 스피닝 모듈에 의해서, 이러한 문제가 해결되고, 이러한 목적들이 달성된다. 그러한 스피닝 모듈의 다른 바람직한 특징이 종속항에서 규정된다.
단지 비제한적인 예로서 주어지고 첨부 도면에 도시된, 일부 바람직한 실시예에 관한 이하의 상세한 설명으로부터, 본 발명에 따른 소형 스피닝 모듈의 추가적인 특징 및 장점이 모든 경우에 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 스피닝 모듈의 전체적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 소형 스피닝 모듈의 정면도이다.
도 3은 도 1의 소형 스피닝 모듈의 측면도이다.
도 4는 프로세스되는 토우의 경로를 도시하는, 제1 처리 트레이의 그리고 각각의 공급 롤러의 확대 상면도이다.
도 5는 구동 롤러의 지지 판과 관련하여, 제1 처리 트레이에 반대되는 경사를 가지는, 제2 하부 처리 트레이를 또한 도시하는, 도 4와 유사한 확대 상면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 2-단계 처리 트레이의 추가적인 확대 횡단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 스피닝 모듈의 전체적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 소형 스피닝 모듈의 정면도이다.
도 3은 도 1의 소형 스피닝 모듈의 측면도이다.
도 4는 프로세스되는 토우의 경로를 도시하는, 제1 처리 트레이의 그리고 각각의 공급 롤러의 확대 상면도이다.
도 5는 구동 롤러의 지지 판과 관련하여, 제1 처리 트레이에 반대되는 경사를 가지는, 제2 하부 처리 트레이를 또한 도시하는, 도 4와 유사한 확대 상면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 2-단계 처리 트레이의 추가적인 확대 횡단면도이다.
본 발명에 따라, 앞서 강조된 문제점을 해결하기 위해서, 소형 스피닝 모듈이 제안되며, 구동 롤러들 사이의 토우의 지그-재그 경로는 후속 구동 롤러들 사이에서 수평의 직선형 길이를 제공하고, 상기 경로를 따라 배열되는 처리 또는 마감 트레이가 방수로(spillway) 유형이고, 그에 따라 구동 롤러로부터 후속 구동 롤러로의 그 직선형 경로와 관련하여 토우 이탈을 필요로 하지 않는다.
또한, 모든 구동 롤러가 동일한 수직 지지 판 상에서 피벗되고, 그에 따라 수평 평면 내에서 완벽하게 중첩되는 한편, 롤러의 상단부로부터 후속 롤러의 하단부까지의 진출 토우의 이탈은 구동 롤러의 그리고 상응 전환기 롤러의 축의 경사를 지지 판에 수직인 방향에 대해서 변경하는 것에 의해서 얻어진다.
전반적인 레이아웃
본 발명에 따른 소형 스피닝 모듈의 전반적인 레이아웃이 도 1 내지 도 3에 명확하게 도시되어 있고, 모듈의 기능적 요소들이 체결되는, 서로 용접되거나 볼트로 연결된 강 가로부재들로 이루어진, 강건한 망상형 프레임(T)을 포함한다. 상기 기능적 요소는, 연속적인 필라멘트로 이루어진 2 내지 8개 그리고 바람직하게 4 내지 6개의 제한된 수의 저-카운트 토우(S)를 나타내는 스피닝 헤드(F), 스피닝 용액의 상응 공급 펌프(P) 및 응결 용액을 포함하는 응결 탱크(V)를 포함한다. 응결 탱크(V)로부터, 스피닝되고 응결된 필라멘트의 토우(S)가 나오고, 용매의 제거를 얻고 필라멘트에 희망 품질을 부여하기 위해서, 그러한 토우는 후속하여 수성 세척 및 마감 용액 내에서 프로세스되어야 한다.
본 발명에 따라, 이러한 목적을 위해서, 토우(S)는, 상기 지지 판(1)의 2개의 대향 수직 측면들에 근접하여, 2개의 각각의 수직 라인 상에서 정렬된, 프레임(T)과 일체인, 동일 수직 지지 판(1) 상에서 모두가 피벗되는 일련의 구동 롤러(2) 및 상응 전환기 롤러(3) 상으로 전달된다. 구동 롤러(2)는, 지지 판(1)의 전체에서 전개되는 토우(S)의 지그-재그 경로를 결정하도록 배열된다. 본 발명의 제1의 중요한 특징에 따라, 그러한 경로의 개별적인 길이는 중첩되는 수평 평면들 내에 배열되고, 이는, 다시 말해서, 후속 구동 롤러(2)의 하부 에지와 동일한 높이에서 구동 롤러(2)의 상부 에지를 갖도록 구동 롤러들(2)이 판(1) 상에 배열되고, 그에 따라 도 1 및 도 2에서 명확하게 확인될 수 있는 바와 같이, 판(1) 상의 가용 공간의 이용을 최적화한다는 것을 의미한다. 전환기 롤러들(3)은 각각의 개별적인 구동 롤러(2)의 옆에 배열되고, 더 작은 직경을 가지며, 동일 지지 판(1) 상으로 아이들 피벗된다(idly pivoted). 전환기 롤러(3)는, 자체적으로 알려진 방식으로, 구동 롤러(2) 상의 토우(S)의 하나 이상의 코일의 권선을 형성하기 위해서, 그에 따라 각각의 구동 롤러(2)가 프로세스되는 토우(S)에 부여할 수 있는 마찰력을 증가시키기 위해서, 이용된다.
연속적인 구동 롤러(2)의 쌍들 사이에서 연장되는 지그-재그 경로의 상기 수평 길이를 따라서, 측방향 방수로를 갖춘 처리 트레이(4)가 수용되고, 그러한 처리 트레이 내에서 토우(S)의 세척 및 마감이 실시된다. 6개의 구동 롤러(2) 및 동일한 수의 처리 트레이(4)가 제공된 도면에 도시된 실시예에서; 그러한 처리 트레이(4)의 각각은 완벽하게 수평 방식으로 배열되고 (토우(S)의 전달이 시작되는) 이전 구동 롤러(2)의 상부 에지와 그리고 (토우(S)가 수용되는) 후속 롤러(2)의 하부 에지와 정렬된다. 지지 판(1) 상에서 더 높은 위치에 배열되는 마지막 처리 트레이(4s) 다음에는, 그 대신, 지지 판(1)의 측방향 연장부(1a)에 수용된 연신 롤러(5)의 쌍이 이어진다. 연신 롤러(5)는 토우(S)의 최종 스피닝 속력을 결정하고, 자체적으로 알려진 방식으로, 이제 완전히 처리된 섬유로 이루어진 토우(S)의 스풀 상으로 토우를 수집하기 위해서 하부 권선 기계(미도시)에 공급한다.
대안적으로, 처리된 섬유가, 탄소 섬유를 생산하기 위한 전구체로서 직접적으로 이용하도록 의도된 PAN 섬유일 때, 인용된 특허 WO2013/014576에서 이미 교시된 방식으로, 연신 롤러(5)로부터 나오는 토우(S)는 하부 수직 스트림 연신 장치에서 처리되고 이어서 직접적으로 그리고 계속적으로 산화 및 탄화 플랜트로 전달된다.
구동 롤러 및 배향 가능 전환기 롤러
본 발명의 다른 특징에 따라, 구동 롤러(2) 상으로의 그리고 각각의 아이들 전환기 롤러(3) 상으로의 토우(S)의 희망 권선을 획득할 수 있게 하기 위해서, - 이러한 모든 구동 롤러(2) 및 전환기 롤러(3)가 지지 판(1)으로 구성된 동일한 수직 평면 상으로 피벗된다는 사실에도 불구하고 - 기부로부터 시작하여 그리고 그러한 롤러의 자유 상단부를 향해서, 구동 롤러(2) 및 전환기 롤러(3)의 축의 자세(attitude)가, 10°의 최대 경사까지, 지지 판(1)에 수직인 방향에 대해서 미리 설정된 각도 내에서 측방향으로 조정될 수 있는 것이 제공되는 한편, 그러한 축은 항상 수평 평면에 놓인다. 사실상, 실행된 테스트 중에, 출원인은 - 해당 토우(S)가, 구동 롤러(2)의 상단부로부터 후속 구동 롤러(2)의 하단부까지 이동될 때, 지지 판(1)에 대해서 경사진 방향으로 이동된다는 사실에도 불구하고 - 수용 구동 롤러(2)의 축이 토우(S)의 수용 방향에 수직이 되도록 배향될 때에만, 구동 롤러(2) 상으로 권선되는 토우(S)의 매우 적합한 레이아웃을 획득할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 동시에, 도 3, 도 4 및 도 5에서 개략적인 방식으로 명확히 도시된 바와 같이, 구동 롤러(2)의 표면 상에서 토우(S)의 후속하는 적절한 거리의 코일들의 권선을 유발하기 위해서, 각각의 전환기 롤러(3)의 축은, 지지 판(1)으로부터 멀리-이동하는 방향으로, 각각의 구동 롤러(2)의 축에 대해서 수렴하여야 한다.
구동 롤러(2)의 그리고 각각의 전환기 롤러(3)의 축의 측방향 경사의 수평 평면 내의 조정성 즉, 축의 자세는 바람직하게, 조인트가 느슨한 위치에 있을 때 축 자세들의 조정을 허용하는 그리고 조인트가 조여질 때 그 대신 축을 현재의 경사에서 유지하는, 원통형 조인트(도면에 미도시)에 의해서 얻어진다. 그에 따라, 도입 부분에서 언급한, 지지 판(1) 상으로의 구동 롤러(2) 및 전환기 롤러(3)의 피벗팅은 상기 판(1) 상으로 직접적으로 발생되지 않고, 그 대신 상기 원통형 조인트를 통해서, 발생되며, 원통형 조인트의 외부 절반-조인트는 지지 판(1)과 일체인 반면, 내부 절반-조인트는 상기 롤러(2 및 3)의 피벗을 사실상 수반한다. 유리하게, 구동 롤러(2)를 회전 구동하는 모터(M)가 동일 축 상에서 구동 롤러에 서로 움직이지 않게 연결되고(rigidly connected), 그에 따라 전체 모터(M)/구동 롤러(2) 조립체가 각각의 지지 원통형 조인트에 수용되는 피벗을 중심으로 측방향으로 진동한다.
2-단계 처리 트레이
처리 트레이(4)의 구조가 개략적 횡단면을 보여주는 도 6에서 구체적으로 도시되어 있는 한편, 지지 판(1)에 대한 처리 트레이(4)의 체결 시스템은 도 4 및 도 5에 명확하게 도시되어 있다.
처리 트레이(4)는 (이하에서 또한 단순함을 위해서 단순하게 "세척 용액" 또는 "처리 용액" 또는 "처리 액체"로 지칭되는) 세척, 용매 추출 및/또는 마감을 위한 수성 용액으로 토우(S)를 처리할 수 있게 허용하도록 설계되었고, 그러한 세척 용액은 2개의 대향되는 방수로(W)를 구비하는 세척 지역(11)에 공급되고, 그에 따라 토우(S)는 수성 처리 용액에 의해서 균일하게 습윤될 수 있고, 토우(S)의 상기 지그-재그 경로의 2개의 후속 구동 롤러들(2) 사이의 직선형 및 수평 길이와 관련하여 어떠한 이탈도 토우에 부여할 필요가 없다.
보다 특히, 도 6에 도시된 바람직한 실시예에서, 각각의 처리 트레이(4)는 2개의 후속 세척 단계를 포함하고, 처리 트레이 각각은:
- 세척 용액의 유입구(10);
- 2개의 대향되는 측방향 방수로(W)를 갖는 세척 지역(11)으로서, 그 하단부가 통과부에서 세척 용액의 난류에 도움을 주기 위한 표면 마감부를 갖는, 세척 지역;
- 2개의 대향되는 방수로로부터 오는 세척 용액을 수집하는, 세척 용액의 2개의 주 배출구(12); 그리고 마지막으로
- 세척 지역(11)으로부터 나오는 토우(S)로부터 오는 낙하물을 수집하는 그리고, 화살표(F)에 의해서 표시된 토우(S)의 진행 방향으로, 각각의 주 배출구(12)의 바로 하류에 배열되는, 세척 용액의 부가 배출구(13)로 구성된다.
처리 트레이(4) 내의 경로 중에, 토우(S)는, 토우(S)에 정확한 안내를 제공하기 위해서 홈을 가질 수 있는, 유입구 및 배출구 롤러(6)에 의해서 안내되고, 토우는 또한, 토우가 세척 용액에 의한 습윤으로 인해서 변형된 패턴을 가질 때, 원통형 지지부(7) 상에 놓일 수 있다. 원통형 지지부(7)는 또한, 토우가 방수로(W)의 외부로 나올 때, 토우(S)의 낙하(dripping)를 돕는다. 롤러(6) 및 원통형 지지부(7)가 토우(S)의 원래의 직선형 경로를 변경하지 않고, 그에 따라, 어떠한 필라멘트 열화도 유발하지 않으면서, 처리 트레이(4) 상으로 토우(S)를 완벽하게 센터링되게 유지하기에 충분한, 동일한 매우 작은 응력을 인가한다는 것에 주목할 가치가 있다.
유입구(10) 및 배출구(12 및 13)는 가요성 파이프 회로망(미도시)에 의해서 각각의 공급부 및 복귀부에 그리고 각각의 작동 펌프에 연결되고, 이러한 회로망은, 신선한 처리 용액이 지지 판(1) 상의 더 높은 위치에서 처리 트레이(4s)의 제1 세척 지역(11)에 전달되도록, 그리고 연속하여, 세척 지역(11)의 외부로 나가는 처리 용액이, 상단-대-하단 순서로, 토우(S)의 하단-대-상단 이동 방향과 관련하여 역류로, 후속 세척 지역에 공급되도록, 조정된다. 그러나, 각각의 개별적인 세척 지역(11)에서, 세척 동작은 바람직하게, 적어도 대부분의 경우에, 상기 토우(S)의 방향과 관련하여 공통-흐름(co-current)으로 달성된다. 사실상, 대조적인 경우에, 세척 용액에서의 이동 토우(S)의 큰 끌어 당김 효과는 희망 방향을 따른 상기 세척 용액의 균일한 유동을 방해할 수 있다.
지지 판(1) 상의 처리 트레이(4)의 정확한 배치는, 처리 트레이(4)의 하부 부분으로부터 돌출되고 그에 대해서 경첩 연결된 2개의 강성 아암(8)과 지지 판(1)과 일체인 2개의 각도형 조인트(9) 사이의 상호 작용에 의해서 결정된다. 각각의 각도형 조인트(9)는 판(1) 상의 홀에 상응하게 장착되고 다시 관통-공동을 구비하며, 강성 아암(8)은 관통-공동에 수용되고 타이트하게 체결될 수 있다. 각도형 조인트(9)가 느슨해질 때, 처리 트레이(4)의 강성 아암(8)이 그 안착부(seat) 내에서 상이하게 변위되고 각도화될 수 있고, 그에 따라 상기 판이 고려되는 특정 경로 길이 내에서 토우(S)의 지그-재그 경로와 정확히 중첩될 때까지, 지지 판(1)에 대한 처리 트레이(4)의 위치를 변경할 수 있고; 이러한 위치가 일단 결정되면, 각도형 조인트(9)를 조이는 것이 처리 트레이(4)를 희망 위치에서 확실하게 록킹한다. 이러한 조정 중에, 물론, 가요성으로 인해서 그 이동 중에 처리 트레이(4)를 따를 수 있는, 처리 트레이(4)의 유압 연결부를 변경도 할 필요가 전혀 없다.
전술한 것으로부터, 처리 트레이(4)가, 토우를 수용하는 측면에 따라 상이한 레이아웃을 갖는다는 것에 더 주목할 수 있고; 그에 따라, 처리 트레이가 토우를 좌측-측면으로부터 수용할 때, 본 발명의 소형 스피닝 모듈을 바라보는 관찰자에게, 처리 트레이는 도 6에 도시된 레이아웃을 가지며, 그 대신, 처리 트레이가 우측-측면으로부터 토우(S)를 수용할 때 완전히 거울 대칭적인 레이아웃을 갖는다.
마지막으로, 정확하게 앞서서 이미 설명된 구동 롤러(2) 상의 토우(S)의 배열로 인해서, 처리 트레이(4)는 지지 판(1)의 수직 평면에 대해서 경사를 가지며, 그 토우-수용 단부는 (도 4에서 우측 측면 상에서) 지지 판(1)으로부터 더 멀리 배열되고 그 토우-전달 단부는 그 대신 (도 4에서 좌측 측면 상에서) 지지 판(1)에 더 근접한다. 그러나, 각각의 구동 롤러(2) 후에 토우(S)의 이동 방향이 지그-재그 경로 내에서 반전되기 때문에, 처리 트레이(4)가, 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 대향 측면들을 향해서 교번적으로 경사지나, 여기에서, 단순함을 위해서 2개의 처리 트레이(4)만이 도시되어 있다.
교번적인 레이아웃에서, 처리 트레이(4)에 연결된 가요성 유압 연결부의 수를 줄이는데 유용한 것으로서, 상기 강성 아암(8)과 처리 트레이(4)의 본체 사이의 커플링 내의 밀봉된 경첩 장치를 이용하여, 세척 지역(11)의 공급 파이프의 말단 부분이 유리하게 강성 아암(8) 내에 형성된다.
본 발명의 소형 스피닝 모듈의 장점
선행 설명으로부터, 본 발명의 소형 스피닝 모듈이 모든 설정된 목적을 어떻게 완전히 달성하였는지가 명확할 것이고, 그에 따라 매우 단순하고 효과적인 기술적 해결책을 통해서 본 발명을 기초로 기술적 문제를 어떻게 완전히 해결하였는지가 명확할 것이다. 사실상, 본 발명의 소형 스피닝 모듈은 사용과 관련하여 큰 가요성을 갖고, 상이한 스피닝 속력, 연신 조건 및 처리의 유형을 필요로 하는, 상이한 유형의 섬유들을 스피닝하기 위해서 모듈을 조정하기 위한 용이한 조정을 허용하며, 그에 따라 그러한 모듈의 이용 분야를 현저하게 확장할 수 있게 한다. 사실상, 이전에 스피닝 용매가 차지하였던 공간을 자유 공간으로 남김으로써 섬유 밀도를 높이기 위해서, 세척 및/또는 마감 동작 중에 토우(S)에 부여하고자 하는 연신 정도에 따라서, 예를 들어 하나의 전체 코일(full coil) 또는 바람직하게 2개의 전체 코일 또는 심지어 더 양호하게 3개의 전체 코일에서, 구동 롤러(2) 및 상대적인 전환기 롤러(3) 상의 토우(S)의 권선의 코일의 수를 용이하게 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이어서, 각도형 조인트(9)를 느슨하게 하는 것 그리고 강성 아암(8)이 처리 트레이(4)의 새로운 위치에 자동적으로 맞춰지는 동안, 처리 트레이(4)를, 토우(S)가 전체 연장부에 걸쳐 처리 트레이(4) 위에서 주의 깊게 센터링되는 새로운 정확한 위치로 직접적으로 끌어 당기는 것, 활주시키는 것, 그리고 각각의 각도형 조인트(9)의 수용 공동 내의 각도 위치를 변경하는 것에 의해서, 처리 트레이(4)의 위치가 구동 롤러(2) 상의 토우(S)의 상이한 수용 및 전달 위치들에 맞춰 신속하게 구성될 수 있다.
후속 구동 롤러들(2) 사이의 처리 경로의 수평 배열은 또한 스피닝 모듈의 높이를 최고 범위로 줄일 수 있게 하는 한편, 서로 완전히 중첩되는 구동 롤러(2) 및 동일한 단일 수직 지지 판(1)의 배열은 상기 스피닝 모듈의 폭을 소형화할 수 있게 하고, 그에 따라 매우 소형인 스피닝 모듈을 제공하기 위한 희망 목적에 도달하며, 따라서 통상적인 수평-전개 라인에 대해서 부피(bulk)를 상당히 줄일 수 있다.
마지막으로, 2개의 대향되는 방수로를 구비하는 세척 지역을 갖는 처리 트레이(4)의 이용은, 각각의 세척 및 마감 단계의 시작 및 종료에서 토우의 급격한 이탈을 방지할 수 있게 하고, 이는, 스피닝 프로세스의 시작에서 상당히 더 단순하고 빠른 토우(S)의 끌어 당김 동작을 가능하게할 뿐만 아니라, 고품질의 섬유 획득을 가능하게 한다. 이어서, 프로세스되는 섬유의 유형에 따라, 본 발명의 소형 스피닝 모듈의 모든 처리 트레이(4)가 전체적으로 세척 및 용매 제거 동작에 할당될 수 있거나, 이들이 부분적으로 이러한 과제에 할당될 수 있고, 나머지 부분, 예를 들어 마지막 2개의 상부 처리 트레이 또는 그 마지막 처리 트레이만이 섬유 마감 처리에 할당될 수 있다. 다시, 처리되는 섬유의 유형에 따라, 처리 트레이 모두가 2개의 상이한 처리 단계, 예를 들어 도면을 참조하여 전술한 처리 단계를 가질 수 있거나, 그 대신, 또한 더 긴 길이의 단일 처리 단계를 가질 수 있으며, 그에 따라 매우 유연한 방식으로 상이한 유형의 처리에 적합할 수 있다.
본 발명의 스피닝 모듈에서 제안된 처리 트레이(4)에 의해서 제공되는 추가적인 일반적인 장점은, 마지막으로, 매우 적은 부피의 세척 용액의 사용이고, 그에 따라 특히 효과적인 세척 조건, 즉 세척 용액의 빠른 교체 속력, 그리고 세척 용액의 농도 또는 조성의 매우 신속한 변경을 용이하게 획득할 수 있다.
그러나, 본 발명이, 단지 예시적인 실시예를 구성하는, 전술한 특별한 배열에 의해서 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하고, 이하의 청구범위에 의해서만 규정되는, 본 발명의 보호 범위로부터 벗어나지 않고도, 당업자가 모두에 대해서 도달할 수 있는 상이한 변형예들이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (18)
- 복수의 연속적인 필라멘트로 각각 이루어진 제한된 수의 토우(S)의 스피닝 헤드(F), 스피닝 용액의 상대적인 공급 펌프(P), 응결 용액을 포함하는 응결 탱크(V), 그리고 상기 토우(S) 상에서 실행되는 액체-기반의 처리가 이를 따라서 실행되는 직선형 길이를 포함하는 스피닝 지역 하류의 토우(S)의 지그재그 경로를 결정하는 복수의 구동 롤러(2) 및 각각의 아이들 전환기 롤러(3)를 포함하는 유형의, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈에 있어서, 상기 지그재그 경로의 직선형 길이는 수평이고, 상기 토우(S) 상에서의 상기 액체-기반의 처리가 방수로 유형의 수평 처리 트레이(4)에서 실행되는 것을 특징으로 하는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 토우(S)의 지그재그 경로의 직선형 길이가 구동 롤러(2)의 상부 에지와 후속 구동 롤러(2)의 하부 에지 사이에서 연장되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 토우(S)의 지그재그 경로는 각각의 구동 롤러(2) 및 각각의 전환기 롤러(3) 상의 적어도 하나의 전체 코일의, 그리고 바람직하게 적어도 2개의 전체 코일의, 그리고 더 바람직하게 적어도 3개의 전체 코일의 권선을 포함하는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 구동 롤러(2) 및 상기 전환기 롤러(3) 모두가 단일 수직 지지 판(1) 상에서 피벗되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 구동 롤러(2) 및 상기 전환기 롤러(3)가, 상기 지지 판(1)의 2개의 대향되는 수직 측면들에 근접하여, 2개의 각각의 수직 라인 상에 정렬되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 구동 롤러(2) 및 상기 전환기 롤러(3)의 축의 자세가 상기 지지 판(1)에 수직인 방향을 중심으로 미리 설정된 각도 이내에서 상기 수평 평면 내에서 조정될 수 있는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 구동 롤러(2) 및 상기 전환기 롤러(3)의 축의 자세의 조정 범위는 원통형 조인트의 이용에 의해서 얻어지고, 상기 원통형 조인트의 외부 절반-조인트는 상기 지지 판(1)과 일체이고 상기 원통형 조인트의 내부 절반-조인트는 상기 구동 롤러(2) 및 상기 전환기 롤러(3)의 피벗을 수반하며, 상기 원통형 조인트는 임의의 희망 위치에서 록킹될 수 있는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 구동 롤러(2)의 각각은 동일 축에 서로 움직이지 않게 연결된 각각의 전기 모터(M)를 구비하고, 상기 전체 모터(M)/구동 롤러(2) 조립체는 상기 원통형 조인트를 중심으로 측방향을 진동될 수 있고, 이는 상기 구동 롤러(2)의 피벗을 수반하는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 토우(S)의 지그재그 경로의 각각의 수평 길이는, 전달 구동 롤러(2)의 상부 에지로부터 후속 수용 구동 롤러(2)의 하부 에지까지, 상기 지지 판(1)에 대해서 경사진 방향을 가지고, 상기 수용 구동 롤러(2)의 축은, 여전히 수평 평면 내에서, 상기 토우(S)의 지그재그 경로의 상기 수평 길이의 상기 경사진 방향에 수직이 되도록 배향되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 구동 롤러(2)의 표면 상에서 상기 토우(S)의 적절한 거리의 후속하는 코일들의 권선을 유발하기 위해서, 각각의 전환기 롤러(3)의 축은, 여전히 수평 평면 내에서, 상기 지지 판(1)으로부터 멀리-이동하는 방향으로, 상기 각각의 구동 롤러(2)의 축에 대해서 수렴하는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 트레이(4)는 2개의 대향되는 방수로(W)를 구비하는 적어도 하나의 세척 지역(11)을 포함하고, 상기 토우(S)는, 2개의 구동 롤러들(2) 사이의 직선형 및 수평 경로의 길이와 관련하여 어떠한 전환도 상기 토우(S)에 부여하지 않으면서, 상기 세척 지역(11)에 공급되는 처리 액체에 의해서 균일하게 습윤되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 처리 트레이(4)의 각각이 처리 액체를 이용하는 적어도 하나의 그리고 바람직하게 2개의 처리 단계를 포함하고, 처리 트레이 각각은:
- 2개의 대향되는 방수로(W)를 구비하는 상기 세척 지역(11)으로서, 그 하단부가 상기 처리 액체의 난류에 도움을 주기 위한 표면 마감부를 갖는, 세척 지역;
- 상기 세척 지역(11) 내로의 상기 처리 액체의 유입구(10);
- 각각 2개의 대향되는 방수로(W)로부터 오는 상기 처리 액체를 수집하는, 처리 액체의 2개의 주 배출구(12)로 구성되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제12항에 있어서,
- 상기 세척 지역(11)으로부터 나오는 상기 토우(S)로부터 오는 낙하물을 수집하는 상기 처리 액체의 부가 배출구(13)를 더 포함하고, 상기 부가 배출구(13)는 상기 토우(S)의 진행 방향(F)으로, 각각의 주 배출구(12)의 바로 하류에 배열되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 처리 트레이(4)는, 각각의 각도형 조인트(9)와 협력하는, 상기 처리 트레이(4)의 하부 부분으로부터 돌출되고 그에 경첩 연결된, 강성 아암(8)에 의해서 상기 지지 판(1)에 조정 가능한 방식으로 체결되고, 각각의 각도형 조인트는 상응하는 강성 아암(8)이 내부에 수용되고 조여지는 관통 공동을 구비하며, 상기 각도형 조인트(9)는 판 상에서 홀에 상응하게 상기 지지 판(1)과 일체가 되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제14항에 있어서,
상기 처리 트레이(4)는 상기 지지 판(1)의 수직 평면에 대해서 경사 방향을 가지고, 상기 토우(S)를 수용하는 상기 처리 트레이(4)의 수용 단부는, 상기 토우(S)의 지그재그 경로의 상응 수평 길이의 상응 경사 방향에 따라, 상기 토우(S)를 방출하는 그 방출 단부보다 상기 지지 판(1)으로부터 더 멀리 위치되고, 그에 따라 상기 처리 트레이(4)는 토우(S)의 상기 지그재그 경로의 후속 수평 길이 내에서 대향 측면들 상에서 교번적으로 경사지는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 액체의 상기 유입구(10), 주 배출구(12) 및 부가 배출구(13)는 가요성 파이프 회로망에 의해서 각각의 공급부, 복귀부 및 순환 펌프에 연결되고, 상기 회로망은, 신선한 처리 액체가 상기 지지 판(1) 상의 더 높은 위치에서 상기 처리 트레이(4s)의 세척 지역(11)에 전달되도록, 그리고 연속하여, 상기 세척 지역(11)의 외부로 나가는 처리 액체가 후속 세척 지역(11)에 공급되도록, 그에 따라 상기 지그재그 경로를 따른 상기 토우(S)의 진행 방향과 관련하여 역류 순서를 따르도록, 조정되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제16항에 있어서,
상기 세척 지역(11)의 공급 파이프의 단부 부분이 상기 강성 아암(8) 내에 형성되는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 토우(S)는, 레이온 및 리오셀과 같은 인공 섬유 또는 아크릴, 메타-아라미드 및 파라-아라미드 섬유와 같은 합성 섬유로 이루어지는, 화학 섬유의 습식 스피닝을 위한 소형 모듈.
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